Rockwellin menetelmä

Rockwellin menetelmä [1] on materiaalien kovuuden ainetta  rikkomaton testausmenetelmä . Se perustuu kovan kärjen, nimeltään sisennys, tunkeutumissyvyyden mittaamiseen tutkittavaan materiaaliin, kun kullekin kovuusasteikolle kohdistetaan sama kuorma. Asteikosta riippuen yleensä 60, 100 ja 150 kgf .

Menetelmän sisennyksinä käytetään vahvoja palloja ja timanttikartioita , joiden kärkikulma on 120° ja joissa on pyöristetty terävä pää.

Yksinkertaisuuden, muihin menetelmiin verrattuna nopeutensa ja tulosten toistettavuutensa ansiosta se on yksi yleisimmistä menetelmistä materiaalien kovuuden testauksessa.

Historia

Wieniläinen professori Ludwig ( Ludwig ) ehdotti vuonna 1908 kovuuden mittaamista sisennyksen suhteellisella tunkeutumissyvyydellä kirjassaan Die Kegelprobe (kirjaimellisesti "kartiotesti") [2] .

Hugh ja Stanley Rockwellin ehdottama menetelmä sisennyksen suhteellisen tunkeutumissyvyyden määrittämiseksi eliminoi mittausjärjestelmän mekaanisiin epätäydellisyyksiin liittyvät virheet, kuten välys , pintavirheet ja testattujen materiaalien ja osien pinnan kontaminaatio.

Rockwell-kovuusmittarin, välineen suhteellisen tunkeutumissyvyyden määrittämiseen, keksivät Connecticutissa asuvat Hugh M. Rockwell (1890-1957) ja Stanley P. Rockwell (1886-1940). Tämän laitteen tarve johtui tarpeesta määrittää nopeasti teräskuulalaakerihäkkien lämpökäsittelyn tulokset . Ruotsissa vuonna 1900 keksitty Brinell-menetelmä oli hidas, ei sovellu karkaistuihin teräksiin ja jätti liian suuren jäljen, jotta sitä voitaisiin pitää ainetta rikkomattomana testausmenetelmänä .

He jättivät patenttihakemuksen uudelle laitteelle 15. heinäkuuta 1914; sen harkinnan jälkeen patentti nro 1294171, päivätty 11. helmikuuta 1919, myönnettiin [3] .

Keksinnön aikaan Hugh ja Stanley Rockwell (ei suoraan sukulaisia) työskentelivät New Departure Manufacturingissa ( Bristol , Connecticut). New Departure , joka oli aiemmin suuri kuulalaakereiden valmistaja, tuli osaksi United Motorsia vuonna 1916 ja sitten General Motors Corporationia .

Lähdettyään Connecticut-yhtiöstä Stanley Rockwell muutti Syracuseen , New Yorkiin , ja 11. syyskuuta 1919 hän haki parannusta alkuperäiseen keksintöön, joka hyväksyttiin 18. marraskuuta 1924. Uusi laite patentoitiin myös numerolla 1516207 [4] [5] . Vuonna 1921 Rockwell muutti West Hartfordiin , Connecticutiin, missä hän ehdotti lisäparannuksia [5] .

Vuonna 1920 Stanley Rockwell teki yhteistyötä instrumenttivalmistajan Charles H. Wilsonin kanssa Wilson-Mauelen Companysta kaupallistaakseen keksinnön ja kehittääkseen standardoituja testauslaitteita [6] .

Noin 1923 Stanley Rockwell perusti Stanley P. Rockwell -yhtiön , lämpökäsittelyyrityksen, joka on edelleen olemassa Hartfordissa , Connecticutissa . Se nimettiin uudelleen Wilson Mechanical Instrument Companyksi , ja se vaihtoi omistajaa muutamaa vuotta myöhemmin. Vuonna 1993 Instron Corporation osti yrityksen .

Rockwellin kovuusasteikot

Standardit standardoivat 11 asteikkoa kovuuden määrittämiseen Rockwellin menetelmällä ( A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T ), nämä asteikot eroavat sisennyksen tyypistä, testikuormasta ja vakiot kaavassa kovuuden laskemiseksi mittaustuloksista [7] .

Yleisimmin käytetään kahdesta kolmeen sisennystä: 1/16" (1,5875 mm) pallomainen kuula volframikarbidista tai karkaistusta työkaluteräksestä tai halkaisijaltaan 1/8" pallo ja 120° kartiomainen timanttikärki . Standardit tarjoavat asteikosta 3 riippuen kiinteät kuormat sisennyksen sisennyksissä - 60, 100 ja 150 kgf.

Kovuuden numeerinen arvo määritetään kaavalla, jonka kertoimet riippuvat asteikosta. Mittausvirheen pienentämiseksi ulokkeen tunkeutumissyvyyden suhteellinen ero otetaan testattavan pinnan tilasta pää- ja esikuormituksen (10 kgf) ollessa kohdistettu (ks. kuva).

Rockwell-kovuuden osalta käytetään lyhennettä HR , jossa kolmas kirjain osoittaa asteikon, jolla testit suoritettiin ( HRA , HRB , HRC jne. HRT asti ). Esimerkiksi HRC 64.

Yleisimmin käytetyt Rockwellin kovuusasteikot
Mittakaava indentor Kuorma, kgf
MUTTA Timanttikartio 120° kärkikulmalla 60
AT 1/16" volframikarbidipallo (tai karkaistu teräs) 100
FROM Timanttikartio 120° kärkikulmalla 150

Kaavat kovuuden määrittämiseksi

Mitä kovempi materiaali, sitä pienempi on kärjen tunkeutumissyvyys siihen. Jotta materiaalin suuremmalla kovuudella ei saada pienempää Rockwell-kovuuslukua, kovuus määritetään kaavalla:

jossa ero  on erotus upotussyvyyden välillä pääkuorman poistamisen jälkeen ja ennen sen käyttöä (esikuormituksen alaisena) millimetreinä,  ovat vakioita tietystä Rockwellin asteikosta (katso taulukko).

Siten Rockwellin kovuus on dimensioton suure .

Yleisimmin käytetyt Rockwell-vaa'at [8]
Mittakaava Lyhenne Testi kuormitus Sisennystyypin tyyppi Sovellusalue N s
A HRA 60 kgf 120° timantti pallomainen * Wolfram-karbidi 100 0,002 mm
B HRB 100 kgf Halkaisija 1⁄16 tuumaa (1,588 mm)
terästä, pallomainen		 Alumiiniseokset , pronssi ,
pehmeät teräkset 		130 0,002 mm
C HRC 150 kgf 120° timantti pallomainen Kovat teräkset
, joiden HRB > 100 		100 0,002 mm
D HRD 100 kgf 120° timantti pallomainen 100 0,002 mm
E HRE 100 kgf Halkaisija 1⁄8 tuumaa (3,175 mm)
terästä, pallomainen 		130 0,002 mm
F HRF 60 kgf Halkaisija 1⁄16 tuumaa (1,588 mm)
terästä, pallomainen 		130 0,002 mm
G HRG 150 kgf Halkaisija 1⁄16 tuumaa (1,588 mm)
terästä, pallomainen 		130 0,002 mm
* Kartion yläosan pallomainen pyöristyssäde 0,2 mm

Teollisuuden Rockwell-kovuusmittarin testausmenetelmät

Mittaustarkkuuteen vaikuttavat tekijät

Kovuusasteikkojen vertailu

Rockwell-menetelmän yksinkertaisuus (pääasiassa se, ettei syvennyshalkaisijaa ole tarpeen mitata) on johtanut sen laajaan käyttöön teollisuudessa kovuuden testaamiseen. Myöskään mitattavan pinnan suurta puhtautta ei vaadita, esimerkiksi Brinell- ja Vickers-menetelmien haittana on tarve mitata jäljen kokoa mikroskoopilla ja vaatia pinnan kiillotusta.

Rockwell - menetelmän haittana on sen pienempi tarkkuus verrattuna Brinell - ja Vickers - menetelmiin .

Eri menetelmillä mitattujen kovuusarvojen välillä on korrelaatio (katso esimerkiksi kuva - HRB-kovuusyksiköiden muuntaminen Brinell-kovuudeksi alumiiniseoksille ) . Riippuvuus on epälineaarinen. On olemassa säädösasiakirjoja, jotka vertaavat eri menetelmillä mitattuja kovuusarvoja (esimerkiksi ASTM E-140 ).

Mekaanisten ominaisuuksien arviointi kovuustesteillä

Rockwellin kovuuden arvo liittyy muihin aineiden lujuusominaisuuksiin. Tätä yhteyttä tutkivat materiaalitutkijat, kuten N. N. Davidenkov , M. P. Markovets ja muut.

Esimerkiksi painaumakovuustestin tuloksista voidaan määrittää aineen myötöraja . Ruostumattomille korkeakromiteräksille eri lämpökäsittelytilojen jälkeen tällä menetelmällä saatujen tulosten poikkeama destruktiivisista menetelmistä oli vain +0,9 %. .

Myös kovuusarvojen ja muiden vetolujuusominaisuuksien , kuten vetolujuuden ( vetolujuus ), leikkaussuhteen ja todellisen murtolujuuden välistä suhdetta on tutkittu.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Korostus lauseessa "Rockwell-menetelmä" . Haettu 28. syyskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 28. syyskuuta 2021.
  2. ↑ Kehl GL The Principles of Metallographic Laboratory Practice, 3. painos, McGraw-Hill Book Co., 1949, s. 229.
  3. ↑ HM Rockwell & SP Rockwell Hardness-Tester, US-patentti 1294171, helmikuu 1919.
  4. ↑ SP Rockwell The Testing of Metals for Hardness // Transactions of the American Society for Steel Treating, Voi. II, nro 11, elokuu 1922, s. 1013-1033.
  5. ↑ 1 2 S. P. Rockwell Hardness-Testing Machine, US-patentti 1516207, marraskuu 1924.
  6. ↑ Lysaght V.E. Indentation Hardness Testing, Reinhold Publishing Corp., 1949, s. 57-62.
  7. ↑ ISO 6508-1:2005. metalliset materiaalit. rockwellin kovuustesti. Osa 1: Testausmenetelmä (asteikot A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
  8. ↑ Smith, William F. & Hashemi, Javad (2001), Funds of Material Science and Engineering (4. painos), McGraw-Hill, s. 229, ISBN 0-07-295358-6 

Kirjallisuus

Normatiiviset asiakirjat